Geschlossenes Schüttgut-Handlingsystem mit hohem Automatisierungsgrad

Effizienz rauf

17.02.2007 Bei einer Neuinvestition in ein automatisiertes Schüttgut-Handlingsystem stellt sich immer die Frage, wie die Kosten im laufenden Betrieb gesenkt werden können. Personalkosten sind dabei ein wichtiger Faktor. Gerade in Mischbetrieben lassen sich durch Automatisierung enorme Rationalisierungspotenziale erschließen.

Im Plichtenheft wurde die Aufgabe so gestellt: Planung und Lieferung eines integrierten, automatisierten Schüttgut-Handlingsystems für die Vorproduktion von diätetischen Lebensmitteln. Im Prozess selbst müssen verschiedene Rohstoffe und Komponenten in unterschiedlicher Menge von unterschiedlichen Orten, zum richtigen Zeitpunkt zu Mischern transportiert werden. Die Highfood-Anlage muss von der Ausführung her die Anforderungen einer Pharma-Anlage erfüllen. Mit dem System sollten Personalkosten eingespart werden, die durch den heutigen innerbetrieblichen Containertransport entstehen. Für den Produktschutz und zur Vermeidung von Kontaminationen wurde außerdem ein geschlossenes System sowie die schonende Behandlung der empfindlichen Fördergüter gefordert. Wie die Aufgabe gelöst wurde, ist im Folgenden beschrieben:

Empfindliche Schüttgüter wie Zucker werden bevorzugt in isolierten Außensilos gelagert. Durch Temperaturunterschiede kann sich am Silodeckel aber Kondensat bilden, was unbedingt verhindert werden muss. Deshalb werden Leerräume in Silos ständig mit Trockenluft überlagert. Das Produkt wird mit Vibrationsböden in Kombination mit Vibrationsdosierschnecken ausgetragen und dann in großen Mengen über eine Förderleitung zu den Förderwaagen zu den Mischern transportiert. Weitere Komponenten wie beispielsweise Kakao und Traubenzucker werden in Big-Bags oder in Säcken angeliefert.
Mit kombinierten Entleerstationen werden diese Produkte, die in mittleren Mengen anfallen, in den Prozess eingeschleust. Die Säcke werden über Einfülltrichter staubarm ins geschlossene System übergeben – die Big-Bags werden mit Hebezeug über Entleerstationen entleert. Dabei wird ein ebenfalls staubdichtes Anschlusssystem angedockt. Diese „Mittelkomponenten“ genannten Produkte werden in Tagessilos zwischengelagert. Dorthin gelangen die Produkte pneumatisch per Druck. Damit diese auch im richtigen Silo landen, wird der manuell bediente Kupplungsbahnhof durch ein Barcodesystem überwacht. Da man hier von einer Stelle auf viele Abgabestellen fördert, ist die Druckförderung die wirtschaftlichste Lösung. Damit sich das Produkt nicht erwärmt, sind den Druckgebläsestationen Kühler und Trockner vorgeschaltet. Außerdem verhindern Feinstfilter, dass verunreinigte Luft das Produkt kontaminiert.

Schlüssel des Systems sind die Dosier- und Wägeeinrichtungen

Nachdem in die Tagesbehälter eingelagert wurde, können die Produkte jederzeit über Saugwiegesysteme zur Mischerstation abgerufen werden. Für diese Aufgabe stehen mehrere Einfülltrichter und ein Componenter-Dosier- und Wäge-System zur Verfügung. Die in Säcken angelieferten Produkte werden zunächst in die Einfülltrichter geschüttet. Dort entsteht ein kleiner Lagervorrat. Von diesen Einfülltrichtern wird dann über Vibrationsboden-Austragsysteme kombiniert mit Dosierschnecken hochgenau in die Drehkippwaage des Componenters eindosiert und grammgenau abgewogen. Nachdem die Kleinstmengenchargen zusammengestellt wurden, können auch diese von den nachfolgenden Saugwiegesysteme abgerufen werden.

Die Mischer werden über entsprechende Saugwiegesysteme, bestehend aus Förderwaagen und Ventilweichen, beschickt. Die Förderwaagen arbeiten elektromechanisch, haben großdimensionierte Filter und können so die Rohstoffe, Mittelkomponenten und Kleinkomponenten hochgenau auf den Mischer fördern und gleichzeitig abwiegen. Da die Frequenz an den Produktaufgabestellen und der Nachlauf über die Ventilweiche vor der Waage geregelt wird, werden hohe Genauigkeiten erreicht.
Mit einer Wirbelstrom-Siebmaschine des Typs DA wird sichergestellt, dass nur einwandfreie, kontrollierte Ware in den Mischprozess gelangen kann. An jedem Mischer können zusätzlich noch Kleinstmengen zugeführt werden. Diese müssen direkt vor dem Mischprozess zugeführt werden, damit sie das Gesamtsystem nicht kontaminieren. Die exakt gewogenen Mischungen werden dann pneumatisch mit einer Saug-Stromförderung dem Trocknungsprozess zugeführt. Nach dem Trocknen und der Veredelung werden die gemischten Produkte in Zwischensilos als Puffer eingelagert.
Die Konditioniersilos werden mit Druck-Impulsfördersystemen beschickt. Ein Drucksendegefäß drückt dabei Luftpolster und Produktpolster in die Förderleitung. In der Folge wird das Produkt pfropfenförmig von der Produktaufgabe in die Konditioniersilos gefördert. Labortests haben gezeigt, dass durch diese schonende Förderart die Kornstruktur erhalten bleibt. Eine weitere Forderung des Kunden ist damit erfüllt.
Von den Zwischensilos werden die Produkte via Saug-Impulsförderung (Fördergeschwindigkeit 4 m/s) zum Kupplungsbahnhof transportiert. Dabei werden abwechselnd Produktpfropfen und Luftpolster in die Förderleitung gesaugt. Diese Produktpolster bleiben bis zur Abgabe in dem Abscheider an der Abfülllinie erhalten. Wichtig dabei ist, dass bei diesem Vorgang die Kornstruktur auf keinen Fall zerstört werden darf, da sonst das Schüttgewicht erhöht und die Löslichkeit beeinträchtigt würde. Es wird ausschließlich gefilterte Luft eingesetzt.

Fazit: Das Beispiel der realisierten Anlage zeigt, wie man die innerbetrieblichen Materialflüsse in Mischbetrieben automatisieren und enorme Rationalisierungspotenziale erschließen kann. Außerdem zeigt das Beispiel, dass zwischen den einzelnen Wertschöpfungsketten die Rohstoffe in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften vorkommen, weshalb es sinnvoll ist, die pneumatischen Fördersysteme exakt auf die Rohstoffe beziehungsweise die Mischungen abzustimmen. Hier ist es von Vorteil, wenn der Anlagenbauer über alle gängigen Fördersysteme verfügt und den Fördervorgang optimal an das Fördergut anpassen kann. Durch den hohen Automatisierungsgrad und die dadurch geringen Personalkosten ist ein schneller Return on Invest sichergestellt.

Heftausgabe: Februar 2007

Über den Autor

Willi Weidmann , Geschäftsbereichsleiter Technik, Azo Vital
Loader-Icon